Algoritmo de cifrado de imagen en color basado en un modelo caótico utilizando la derivada discreta modular y la hormiga de Langton
Autores: Moya-Albor, Ernesto; Romero-Arellano, Andrés; Brieva, Jorge; Gomez-Coronel, Sandra L.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Algoritmo de cifrado de imagen en color basado en un modelo caótico utilizando la derivada discreta modular y la hormiga de Langton
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Cifrado de imágenes en color
Algoritmo de descifrado
Derivada discreta modular
Hormiga de Langton
Técnica de ruido determinista
Esquema híbrido
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
En este trabajo se presenta un algoritmo de cifrado y descifrado de imágenes a color para imágenes digitales. Está basado en la derivada discreta modular (MDD), una técnica novedosa para cifrar imágenes y ocultar eficientemente información visual. Además, se utiliza la hormiga de Langton, que es una máquina universal de Turing bidimensional con un alto espacio clave. Asimismo, se emplea una técnica de ruido determinista que añade seguridad a la MDD. El esquema híbrido propuesto explota las ventajas de la MDD y la hormiga de Langton, generando un algoritmo de cifrado muy seguro y fiable. En esta propuesta, si se conoce la clave, la imagen original se recupera sin pérdida. El método ha demostrado un alto rendimiento a través de diversas pruebas, incluyendo análisis estadístico (histogramas y distribuciones de correlación), entropía, análisis de textura, calidad de cifrado, evaluación del espacio clave, análisis de sensibilidad de la clave y robustez ante ataques diferenciales. El método propuesto destaca la obtención de valores de chi-cuadrado entre y , valores de entropía entre y , valores de PSNR (en las imágenes originales y cifradas) entre y , valores de tasa de cambio de píxeles (NPCR) entre y , valores de intensidad de cambio promedio unificado (UACI) entre y , y una amplia gama de claves posibles . Por otro lado, un análisis de la sensibilidad de la clave muestra que cambios leves en la clave no generan información adicional para descifrar la imagen. Además, el método propuesto muestra un rendimiento competitivo frente a trabajos recientes encontrados en la literatura.
Descripción
En este trabajo se presenta un algoritmo de cifrado y descifrado de imágenes a color para imágenes digitales. Está basado en la derivada discreta modular (MDD), una técnica novedosa para cifrar imágenes y ocultar eficientemente información visual. Además, se utiliza la hormiga de Langton, que es una máquina universal de Turing bidimensional con un alto espacio clave. Asimismo, se emplea una técnica de ruido determinista que añade seguridad a la MDD. El esquema híbrido propuesto explota las ventajas de la MDD y la hormiga de Langton, generando un algoritmo de cifrado muy seguro y fiable. En esta propuesta, si se conoce la clave, la imagen original se recupera sin pérdida. El método ha demostrado un alto rendimiento a través de diversas pruebas, incluyendo análisis estadístico (histogramas y distribuciones de correlación), entropía, análisis de textura, calidad de cifrado, evaluación del espacio clave, análisis de sensibilidad de la clave y robustez ante ataques diferenciales. El método propuesto destaca la obtención de valores de chi-cuadrado entre y , valores de entropía entre y , valores de PSNR (en las imágenes originales y cifradas) entre y , valores de tasa de cambio de píxeles (NPCR) entre y , valores de intensidad de cambio promedio unificado (UACI) entre y , y una amplia gama de claves posibles . Por otro lado, un análisis de la sensibilidad de la clave muestra que cambios leves en la clave no generan información adicional para descifrar la imagen. Además, el método propuesto muestra un rendimiento competitivo frente a trabajos recientes encontrados en la literatura.